DE102017004121B4

DE102017004121B4 - Steuervorrichtung für eine elektrische Servolenkung

Info

Publication number: DE102017004121B4
Application number: DE102017004121.0A
Authority: DE
Inventors: Masaki Chiba
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2016-05-02
Filing date: 2017-04-27
Publication date: 2021-02-04
Anticipated expiration: 2037-04-28
Also published as: DE102017004121A1; JP2017200774A; US20170313347A1; JP6409820B2

Abstract

Steuervorrichtung (100; 100A; 100B; 100C; 100D) für eine elektrische Servolenkung, umfassend:einen Verstärkungsbestimmungsabschnitt (110; 110C), der zum Bestimmen einer ersten Hilfsverstärkung entsprechend eines Lenkdrehmoments ausgebildet ist, das auf eine Lenkwelle (CSF) ausgeübt wird, wenn ein Fahrer ein Lenkrad (STW) dreht; undeine Verstärkungseinstelleinrichtung (120; 120B), welche die erste Hilfsverstärkung zum Erzeugen einer zweiten Hilfsverstärkung einstellt,wobei die Verstärkungseinstelleinrichtung (120; 120B) die zweite Hilfsverstärkung derart erzeugt, dass eine Hysterese eingestellt wird, die als Differenz zwischen einem ersten Drehmoment, das für den Fahrer zum Drehen des Lenkrads (STW) zu einer vorgegebenen Drehposition erforderlich ist, und einem zweiten Drehmoment, das für den Fahrer zum Halten des Lenkrads (STW) an der Drehposition erforderlich ist, definiert ist,dadurch gekennzeichnet, dassdie zweite Hilfsverstärkung als Reaktion auf eine Veränderung einer Drehrichtung des Lenkrads (STW) eingestellt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die zum Steuern einer elektrischen Servolenkung ausgebildet ist.
Stand der Technik
Verschiedene Steuertechnologien zum Steuern einer elektrischen Servolenkung sind entwickelt worden (vgl. JP 2016-580 A und JP 2016-22927 A ). JP 2016-580 A offenbart Technologien zum Vermindern des Berechnungsaufwands zum Berechnen eines Hilfsdrehmoments, welches das Lenken eines Fahrers unterstützt. JP 2016-22927 A offenbart Steuerungstechnologien, die nicht nur ein geeignetes Hilfsdrehmoment ausgeben, sondern auch eine Funktion des Verminderns einer Schwingung bzw. Vibration aufweisen, die auf ein Lenkrad übertragen wird.
Die 9 zeigt einen Graphen, der für eine Leistungsbewertung eines Lenkmechanismus verwendet wird, der an einem Fahrzeug montiert ist. Die Leistungsbewertung des Lenkmechanismus wird unter Bezugnahme auf die 9 beschrieben.
Die horizontale Achse des Graphen von 9 stellt einen Lenkwinkel (d.h., einen Drehwinkel eines Lenkrads) dar. Ein Lenkwinkel von „0°“ steht für eine Drehposition des Lenkrads, wenn das Fahrzeug geradeaus fährt. In Bezug auf den Graphen der 9 dreht ein Fahrer das Lenkrad um „120°“. Nachdem es bei dem Lenkwinkel von „120°“ gehalten worden ist, wird das Lenkrad zu dem Lenkwinkel von „0°“ zurückgeführt.
Die vertikale Achse des Graphen von 9 stellt das erforderliche Drehmoment dar, das während der vorstehend genannten Lenkradbetätigung von dem Fahrer auf das Lenkrad ausgeübt werden muss. Der Graph von 9 zeigt zwei Kurven FWC, RTC. Die Kurve FWC gibt eine Veränderung des erforderlichen Drehmoments bei einer Veränderung des Lenkwinkels von „0°“ zu „120°“ an. Die Kurve RTC gibt eine Veränderung des erforderlichen Drehmoments bei einer Veränderung des Lenkwinkels von „120°“ zu „0°“ an.
Die Differenz des erforderlichen Drehmoments zwischen den Kurven FWC, RTC wird als „Hysterese“ bezeichnet. Die Hysterese wird als Index zur Bewertung der Leistung des Lenkmechanismus verwendet. Wenn die Hysterese bei dem Lenkwinkel von „120°“ übermäßig klein ist, ändert sich der Lenkwinkel rasch, wenn der Fahrer eine Haltekraft des Lenkrads vermindert. Wenn die Hysterese bei dem Lenkwinkel von „120°“ übermäßig groß ist, findet ein schlechtes Ansprechen des Lenkmechanismus statt.
Die vorstehend genannten Steuertechnologien berücksichtigen eine Einstellung der Hysterese nicht. Die Einstellung der Hysterese bei den vorstehend genannten Steuertechnologien erfordert Veränderungen verschiedener Steuerparameter.
Die gattungsbildende DE 102 21 678 A1 offenbart ein Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems für ein Kraftfahrzeug und ein Lenksystem. Bei diesem Verfahren wird einem Stellmotor in Abhängigkeit eines vom Fahrer erzeugten Handlenkmomentes eine Sollmomentvorgabe zur Erzeugung eines auf die gelenkten Fahrzeugräder zu übertragenden Motorstellmomentes zugeführt. Zur Kompensation der Reibung im Lenksystem wird in der Sollmomentvorgabe ein Hysteresemoment berücksichtigt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Steuertechnologien zum einfachen Einstellen der Hysterese bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Steuervorrichtung für eine elektrische Servolenkung gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Verstärkungsbestimmungsabschnitt, der zum Bestimmen einer ersten Hilfsverstärkung entsprechend eines Lenkdrehmoments ausgebildet ist, das auf eine Lenkwelle ausgeübt wird, wenn ein Fahrer ein Lenkrad dreht; und eine Verstärkungseinstelleinrichtung, welche die erste Hilfsverstärkung als Reaktion auf eine Veränderung einer Drehrichtung des Lenkrads zum Erzeugen einer zweiten Hilfsverstärkung einstellt. Die Verstärkungseinstelleinrichtung erzeugt die zweite Hilfsverstärkung derart, dass eine Differenz zwischen einem ersten Drehmoment, das für den Fahrer zum Drehen des Lenkrads zu einer vorgegebenen Drehposition erforderlich ist, und einem zweiten Drehmoment, das für den Fahrer zum Halten des Lenkrads an der Drehposition erforderlich ist, eingestellt wird.
Die Steuervorrichtung ermöglicht eine einfach Einstellung der Hysterese.
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Steuervorrichtung für eine elektrische Servolenkung werden mittels der folgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen besser verständlich.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. 2 ist ein Graph, der eine Hysterese zeigt.
3 ist eine schematische Ansicht einer Steuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform.
4 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Steuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform.
5 ist ein schematisches Flussdiagramm, das Vorgänge zeigt, die durch eine Verstärkungseinstelleinrichtung der in der 4 gezeigten Steuervorrichtung ausgeführt werden.
6 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Steuervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform.
7 ist ein Graph, der schematisch beispielhafte Daten zeigt, die in einem Speicherabschnitt der in der 6 gezeigten Steuervorrichtung gespeichert sind.
8 ist eine schematische Ansicht einer Steuervorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform.
9 ist ein Graph, der für eine Leistungsbewertung eines an einem Fahrzeug montierten Lenkmechanismus verwendet wird.

Beschreibung von Ausführungsformen
(Erste Ausführungsform)
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben eine Steuervorrichtung entwickelt, die zum Ausgeben von Hilfsverstärkungen ausgebildet ist, die für einen Vorgang des Drehens eines Lenkrads zu einer vorgegebenen Drehposition bzw. einen Vorgang des Rückführens des Lenkrads von der vorgegebenen Drehposition geeignet sind. Eine beispielhafte Steuervorrichtung ist in der ersten Ausführungsform beschrieben.
Die 1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Steuervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform. Die Steuervorrichtung 100 wird unter Bezugnahme auf die 1 beschrieben.
Die Steuervorrichtung 100 umfasst einen Verstärkungsbestimmungsabschnitt 110 und eine Verstärkungseinstelleinrichtung 120. Ein Lenksignal wird in den Verstärkungsbestimmungsabschnitt 110 und die Verstärkungseinstelleinrichtung 120 eingespeist. Das Lenksignal umfasst eine Drehmomentinformation bezüglich des Lenkdrehmoments, das auf eine Lenkwelle (nicht gezeigt) wirkt, wenn ein Fahrer ein Lenkrad (nicht gezeigt) dreht, und eine Drehrichtungsinformation bezüglich der Drehrichtung des Lenkrads. Das Lenksignal kann durch einen Drehmomentsensor (nicht gezeigt) erzeugt werden, der so ausgebildet ist, dass er ein Lenkdrehmoment und die Drehrichtung des Lenkrads erfasst. Alternativ kann das Lenksignal eine Kombination aus einem Ausgangssignal eines Drehmomentsensors, der zum Erfassen eines Lenkdrehmoments ausgebildet ist, und einem Ausgangssignal eines Drehrichtungssensors sein, der zum Erfassen der Drehrichtung des Lenkrads ausgebildet ist. Die Prinzipien der vorliegenden Ausführungsform sind nicht auf eine bestimmte Vorrichtung zum Erzeugen des Lenksignals beschränkt.
Wenn das Lenksignal in den Verstärkungsbestimmungsabschnitt 110 eingespeist wird, bezieht sich der Verstärkungsbestimmungsabschnitt 110 auf die Drehmomentinformation, die in das Lenksignal einbezogen ist. Der Verstärkungsbestimmungsabschnitt 110 bestimmt eine erste Hilfsverstärkung entsprechend dem Lenkdrehmoment, das durch die Drehmomentinformation angegeben wird. Der Verstärkungsbestimmungsabschnitt 110 kann die erste Hilfsverstärkung auf der Basis verschiedener bekannter Technologien bezüglich eines Hilfskennfelds bestimmen. Daher sind die Prinzipien der vorliegenden Ausführungsform nicht auf ein bestimmtes Verfahren zum Bestimmen der ersten Hilfsverstärkung beschränkt.
Der Verstärkungsbestimmungsabschnitt 110 erzeugt ein erstes Verstärkungssignal, das die bestimmte erste Hilfsverstärkung angibt. Das erste Verstärkungssignal wird aus dem Verstärkungsbestimmungsabschnitt 110 zu der Verstärkungseinstelleinrichtung 120 ausgegeben.
Die Verstärkungseinstelleinrichtung 120 empfängt das Lenksignal und das erste Verstärkungssignal. Die Verstärkungseinstelleinrichtung 120 bezieht sich auf die Drehrichtungsinformation, die in das Lenksignal einbezogen ist, zum Bestimmen, ob eine Veränderung der Drehrichtung des Lenkrads vorliegt. Wenn eine Veränderung der Drehrichtung des Lenkrads vorliegt, verarbeitet die Verstärkungseinstelleinrichtung 120 das erste Verstärkungssignal zum Erzeugen eines zweiten Verstärkungssignals, das eine zweite Hilfsverstärkung angibt, die von der ersten Hilfsverstärkung verschieden ist. Ansonsten kann die Verstärkungseinstelleinrichtung 120 ein Durchlassen des ersten Verstärkungssignals ermöglichen. Die Verstärkungseinstelleinrichtung 120 kann ein Programm sein, das zum Erzeugen des zweiten Verstärkungssignals aus dem ersten Verstärkungssignal gestaltet ist, oder es kann sich um ein Rechenelement (z.B. eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU)), das zum Ausführen des Programms gestaltet ist, handeln.
Die 2 ist ein Graph, der eine Hysterese zeigt. Die Steuervorrichtung 100 wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 weiter beschrieben.
Die horizontale Achse des Graphen in der 2 stellt einen Lenkwinkel (d.h., einen Drehwinkel des Lenkrads (nicht gezeigt)) dar. Ein Lenkwinkel von „0°“ (nachstehend als „Referenzposition“ bezeichnet) steht für die Drehposition des Lenkrads, wenn das Fahrzeug geradeaus fährt. Alternativ kann der Begriff „Referenzposition“ eine andere Definition haben. Die Prinzipien der vorliegenden Ausführungsform sind nicht durch die Definition des Begriffs „Referenzposition“ beschränkt.
Unter Bezugnahme auf den Graphen von 2 dreht der Fahrer das Lenkrad ausgehend von der Referenzposition um „X° (z.B. 120°)“. Das Lenkrad wird nach dem Halten bei dem Lenkwinkel von „X°“ zu der Referenzposition zurückgeführt.
Die vertikale Achse des Graphen von 2 stellt ein erforderliches Drehmoment dar, das von dem Fahrer während der vorstehend genannten Lenkradbetätigung auf das Lenkrad ausgeübt werden muss. Der Graph von 2 zeigt die drei Kurven C1, C2, C3. Die Kurve C1 gibt eine Veränderung des erforderlichen Drehmoments bei einer Veränderung des Lenkwinkels von „0°“ zu „X°“ an. Die Kurven C2, C3 geben Veränderungen des erforderlichen Drehmoments bei einer Veränderung des Lenkwinkels von „X°“ zu „0°“ an.
Die Kurve C2 wird unter der Bedingung erhalten, dass die Verstärkungseinstelleinrichtung 120 betrieben wird. Die Kurve C3 wird unter der Bedingung erhalten, dass die Verstärkungseinstelleinrichtung 120 nicht betrieben wird.
Das erforderliche Drehmoment, das durch die Kurve C1 bei dem Lenkwinkel von „X°“ angegeben ist, ist mit dem Symbol „T1“ bezeichnet. Das erforderliche Drehmoment, das durch die Kurve C2 bei dem Lenkwinkel von „X°“ angegeben ist, ist mit dem Symbol „T2“ bezeichnet. Das erforderliche Drehmoment, das durch die Kurve C3 bei dem Lenkwinkel von „X°“ angegeben ist, ist mit dem Symbol „T3“ bezeichnet. Bezüglich der vorliegenden Ausführungsform ist das erste Drehmoment beispielhaft durch das erforderliche Drehmoment T1 angegeben. Die Drehposition ist beispielhaft durch den Lenkwinkel von „X°“ angegeben.
Eine Differenz (d.h., eine Hysterese) zwischen den erforderlichen Drehmomenten T1, T3 hängt von der mechanischen Struktur eines Lenkmechanismus (nicht gezeigt) ab, der an dem Fahrzeug montiert ist. Im Allgemeinen wird die Differenz zwischen den erforderlichen Drehmomenten T1, T3 klein, wenn ein kleiner mechanischer Reibungsverlust des Lenkmechanismus vorliegt.
In der 2 ist der Differenzwert zwischen den erforderlichen Drehmomenten T3, T2 durch das Symbol „ΔT“ bezeichnet. Die Verstärkungseinstelleinrichtung 120 kann das erste Verstärkungssignal zum Bestimmen der zweiten Hilfsverstärkung verarbeiten, so dass der Differenzwert ΔT den Hystereseeigenschaften hinzugefügt wird.
Der Differenzwert ΔT (d.h., ein Einstellausmaß, das den Hystereseeigenschaften durch die Verstärkungseinstelleinrichtung 120 zugewiesen wird) kann im Vorhinein durch einen Konstrukteur festgelegt werden, der die Steuervorrichtung 100 gestaltet. Beispielsweise kann der Konstrukteur Daten entsprechend den Kurven C1, C3 erfassen, so dass die Hystereseeigenschaften erhalten werden, die durch die mechanische Struktur des Lenkmechanismus festgelegt werden.
Unter Bezugnahme auf den Graphen, der in der 2 gezeigt ist, ist die Differenz zwischen den erforderlichen Drehmomenten T1, T3 sehr klein. In diesem Fall kehrt der Lenkwinkel schnell zu „0°“ zurück, wenn der Fahrer eine Kraft zum Halten des Lenkrads geringfügig vermindert. Der Konstrukteur kann den Differenzwert ΔT so festlegen, dass eine komfortable Lenkradbetätigung implementiert wird (d.h., so dass eine erhöhte Differenz zwischen dem erforderlichen Drehmoment T1 und einem minimalen Drehmoment vorliegt, das zum Halten des Lenkrads bei dem Lenkwinkel „X°“ erforderlich ist). Der Konstrukteur kann ein Programm, das durch die Verstärkungseinstelleinrichtung 120 ausgeführt wird, so verändern, dass die Verstärkungseinstelleinrichtung 120 den bestimmten Differenzwert ΔT den Hystereseeigenschaften hinzufügt. Folglich kann der Konstrukteur die Hystereseeigenschaften einfach verändern, ohne den Verstärkungsbestimmungsabschnitt 110 zu verändern (d.h., der Konstrukteur kann die Hystereseeigenschaften erhalten, die durch die Kurven C1, C2 angegeben sind). Bezüglich der vorliegenden Ausführungsform ist das zweite Drehmoment beispielhaft durch das minimale Drehmoment angegeben, das zum Halten des Lenkrads bei dem Lenkwinkel von „X°“ erforderlich ist.
(Zweite Ausführungsform)
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben Steuerprinzipien, die im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben sind, auf der Basis eines mathematischen Modells erstellt. Ein beispielhaftes mathematisches Modell bezüglich der Hystereseeinstellungssteuerung ist in der zweiten Ausführungsform beschrieben.
Die 3 ist eine schematische Ansicht einer Steuervorrichtung 100A gemäß der zweiten Ausführungsform. Die Steuervorrichtung 100A wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben.
Die Steuervorrichtung 100A umfasst eine Steuereinrichtung 101, einen Drehmomentsensor 200 und einen Motor 300. Die Steuereinrichtung 101 umfasst den Verstärkungsbestimmungsabschnitt 110 und die Verstärkungseinstelleinrichtung 120, die unter Bezugnahme auf die 1 beschrieben worden sind. Daher kann die Beschreibung des Verstärkungsbestimmungsabschnitts 110 und der Verstärkungseinstelleinrichtung 120 auf die Steuereinrichtung 101 angewandt werden.
Die Steuereinrichtung 101 kann eine Rechenschaltung sein, die eine CPU umfasst, die zum Ausführen eines Programms ausgebildet ist, das zum Erhalten von Funktionen des Verstärkungsbestimmungsabschnitts 110 und der Verstärkungseinstelleinrichtung 120 gestaltet ist. Die Rechenschaltung kann verschiedene andere elektronische Elemente umfassen, wie z.B. einen Speicher, in dem Programme gespeichert sind. Alternativ kann die Steuereinrichtung 101 eine programmierbare Logik-Schaltung (PLD) oder ein anderes Rechenelement sein, das zum Erhalten von Funktionen des Verstärkungsbestimmungsabschnitts 110 und der Verstärkungseinstelleinrichtung 120 gestaltet ist. Die Prinzipien der vorliegenden Ausführungsform sind nicht auf eine bestimmte elektronische Komponente beschränkt, die für die Steuereinrichtung 101 verwendet wird.
Der Drehmomentsensor 200 erzeugt das Steuersignal, das unter Bezugnahme auf die 1 beschrieben worden ist. Das Steuersignal wird von dem Drehmomentsensor 200 an die Steuereinrichtung 101 ausgegeben. Bezüglich der vorliegenden Ausführungsform ist der Signalgenerator beispielhaft durch den Drehmomentsensor 200 angegeben.
Der Motor 300 gibt mittels der Steuerung durch die Steuereinrichtung 101 ein Hilfsdrehmoment aus.
Die 3 zeigt einen Lenkmechanismus STM, zwei Vorderräder FWL, einen vorderen Teilrahmen FSF und zwei Aufhängungsvorrichtungen HDV zusätzlich zu der Steuervorrichtung 100A. Der Drehmomentsensor 200 ist an dem Lenkmechanismus STM angebracht. Der Motor 300 ist mit dem Lenkmechanismus STM zum Unterstützen eines Lenkens mittels der Steuerung durch die Steuereinrichtung 101 verbunden.
Der vordere Teilrahmen FSF ist ein Rahmen an einem untersten Teil eines Vorderabschnitts des Fahrzeugs. Ein Motor (nicht gezeigt) ist an dem vorderen Teilrahmen FSF montiert. Jede der zwei Aufhängungsvorrichtungen HDV ist mit dem vorderen Teilrahmen FSF und dem Lenkmechanismus STM verbunden.
Der Lenkmechanismus STM umfasst ein Lenkrad STW, eine Säulenwelle CSF, eine Zwischenwelle ISF, einen Zahnstangenmechanismus PRM, zwei Spurstangen TRD und ein Vorgelege SRD. Die Säulenwelle CSF erstreckt sich von dem Lenkrad STW nach unten und ist mit der Zwischenwelle ISF verbunden. Die Zwischenwelle ISF umfasst eine vertikale Stange VRD und zwei Kardangelenke UJU, UJL. Die vertikale Stange VRD erstreckt sich im Wesentlichen vertikal. Das Kardangelenk UJU ist an dem oberen Ende der vertikalen Stange VRD angebracht. Das Kardangelenk UJU verbindet das obere Ende der vertikalen Stange VRD mit dem unteren Ende der Säulenwelle CSF. Das Kardangelenk UJL ist an dem unteren Ende der vertikalen Stange VRD angebracht. Das Kardangelenk UJL verbindet das untere Ende der vertikalen Stange VRD mit dem Zahnstangenmechanismus PRM.
Der Drehmomentsensor 200 ist mit der Säulenwelle CSF verbunden. Der Drehmomentsensor 200 erfasst ein Lenkdrehmoment, das auf die Säulenwelle CSF als Reaktion auf eine Drehung des Lenkrads STW wirkt. Darüber hinaus erfasst der Drehmomentsensor 200 die Drehrichtung des Lenkrads STW. Der Drehmomentsensor 200 erzeugt ein Lenksignal, das eine Größe und Richtung des Lenkdrehmoments und die Drehrichtung des Lenkrads STW angibt. Das Lenksignal wird von dem Drehmomentsensor 200 zu der Steuereinrichtung 101 ausgegeben. Die Steuereinrichtung 101 steuert den Motor 300 auf der Basis der Steuerprinzipien, die im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben worden sind.
Wie der Drehmomentsensor 200 ist das Vorgelege SRD an der Säulenwelle CSF angebracht. Der Drehmomentsensor 200 befindet sich zwischen dem Vorgelege SRD und dem Lenkrad STW.
Der Motor 300 ist mit dem Vorgelege SRD verbunden. Ein Hilfsdrehmoment, das durch den Motor 300 mittels der Steuerung der Steuereinrichtung 101 erzeugt wird, wird in das Vorgelege SRD eingebracht. Das Vorgelege SRD verstärkt das Hilfsdrehmoment mit einem vorgegebenen Untersetzungsverhältnis, so dass die Säulenwelle CSF gedreht wird. Die Zwischenwelle ISF dreht sich zusammen mit der Säulenwelle CSF.
Der Zahnstangenmechanismus PRM umfasst ein Ritzel PNN und eine Zahnstange RCK. Die Zahnstange RCK erstreckt sich im Wesentlichen horizontal zwischen den zwei Vorderrädern FWL. Das Ritzel PNN ist mit der Zahnstange RCK in Eingriff. Das Ritzel PNN dreht sich zusammen mit der Zwischenwelle ISF. Demgemäß bewegt sich die Zahnstange RCK linear zwischen den zwei Vorderrädern FWL.
Die zwei Spurstangen TRD erstrecken sich jeweils von beiden Enden der Zahnstange RCK. Die zwei Spurstangen TRD sind jeweils mit den zwei Vorderrädern FWL verbunden. Darüber hinaus sind die zwei Spurstangen TRD auch jeweils mit den zwei Aufhängungsvorrichtungen HDV verbunden. Die lineare Bewegung der Zahnstange RCK wird mittels der zwei Spurstangen TRD auf die zwei Vorderräder FWL übertragen. Demgemäß werden die Ausrichtungen der zwei Vorderräder FWL verändert.
Das Gesamtdrehmoment, das auf die Säulenwelle CSF wirkt, ist als Summe eines Lenkdrehmoments, das auf die Säulenwelle CSF durch einen Fahrer ausgeübt wird, der das Lenkrad STW dreht, und eines Hilfsdrehmoments festgelegt, das auf die Säulenwelle CSF durch den Motor 300 mittels des Vorgeleges SRD ausgeübt wird. Kurz gesagt ist das Gesamtdrehmoment, das auf die Säulenwelle CSF wirkt, durch den folgenden Ausdruck festgelegt. $T_{c l m} = T_{h 1} + T_{a s t}$

T_clm: Gesamtdrehmoment, das auf die Säulenwelle wirkt
T_h1: Lenkdrehmoment, das durch den Fahrer auf die Säulenwelle ausgeübt wird
T_ast: Hilfsdrehmoment, das durch den Motor ausgeübt wird

Das Gesamtdrehmoment, das auf die Säulenwelle CSF wirkt, ist ferner durch den folgenden Ausdruck festgelegt, der die erste Hilfsverstärkung nutzt, die von dem Verstärkungsbestimmungsabschnitt 110 ausgegeben wird, der unter Bezugnahme auf die 1 beschrieben worden ist. $T_{c l m} = T_{h 1} + T_{a s t} = T_{h 1} + K_{a 1} T_{h 1} = T_{h 1} (1 + K_{a 1})$
K_a1: Erste Hilfsverstärkung
Der Parameter „T_h1“ in dem vorstehend genannten Ausdruck entspricht dem erforderlichen Drehmoment T1, das bezüglich der 2 beschrieben worden ist.
Ein Konstruktur, der die Steuervorrichtung 100A gestaltet, kann Daten (z.B. den Graphen, der in der 2 gezeigt ist) bezüglich der Hystereseeigenschaften des Lenkmechanismus STM erfassen, ohne die bezüglich der 1 beschriebene Verstärkungseinstelleinrichtung 120 zu aktivieren. Bei den erfassten Daten handelt es sich um eine mechanische Hysterese, die vorwiegend von mechanischen Eigenschaften (z.B. einem Reibungsverlust) des Lenkmechanismus STM stammt. Der Konstrukteur kann sich zum Festlegen eines Einstellausmaßes der Hystereseeigenschaften auf die erfassten Daten beziehen. In diesem Fall kann das Einstellausmaß der Hystereseeigenschaften durch den folgenden Ausdruck festgelegt werden. $Δ T_{h} = T_{h 2} - T_{h 1}$

ΔT_h: Festgelegtes Einstellausmaß
T_h2: Erforderliches Drehmoment, das durch die Verstärkungseinstelleinrichtung erreicht wird (In der Abwesenheit einer mechanischen Hysterese)

Der Parameter „ΔT_h“ in dem vorstehend genannten Ausdruck entspricht dem Differenzwert ΔT, der in der 2 gezeigt ist. Der Parameter „T_h2“ in dem vorstehenden Ausdruck kann für ein erforderliches Drehmoment stehen, das durch die Verstärkungseinstelleinrichtung 120 in der Abwesenheit einer mechanische Hysterese erreicht werden soll. Wenn der Parameter _„ΔT_h“ ein negativer Wert ist (d.h., T_h2 < T_h1), wird der mechanischen Hysterese des Lenkmechanismus STM eine Hysterese entsprechend dem Wert des Parameters _„ΔT_h“ hinzugefügt. Demgemäß nimmt die Hysterese zu. Wenn der Parameter _„ΔT_h“ ein positiver Wert ist (d.h., T_h2 > T_h1), wird eine Hysterese entsprechend dem Wert des Parameters _„ΔT_h“ von der mechanischen Hysterese des Lenkmechanismus STM subtrahiert. Demgemäß nimmt die Hysterese ab.
Das Gesamtdrehmoment, das auf die Säulenwelle CSF wirkt, ist ferner durch den folgenden Ausdruck festgelegt, der den Parameter „T_h2“ und die zweite Hilfsverstärkung nutzt, die von der Verstärkungseinstelleinrichtung 120 ausgegeben wird. $T_{c l m} = T_{h 2} (1 + K_{a 2})$
$K_{a 2} \neq K_{a 1}$
K_a2: Zweite Hilfsverstärkung
Aus den Ausdrücken 3 und 4 wird die folgende Gleichung aufgestellt. $T_{h 1} (1 + K_{a 1}) = T_{h 2} (1 + K_{a 2})$
Durch die vorstehende Gleichung ist die zweite Hilfsverstärkung durch den folgenden Ausdruck festgelegt. $K_{a 2} = \frac{T_{h 1} (1 + K_{a 1})}{T_{h 2}} - 1 = \frac{K_{a 1} + \frac{T_{h 1} - T_{h 2}}{T_{h 1}}}{\frac{T_{h 2}}{T_{h 1}}} = \frac{K_{a 1} - \frac{Δ T_{h}}{T_{h 1}}}{\frac{T_{h 2}}{T_{h 1}}}$
Der Wert des Parameters „T_h1“ ist durch die Drehmomentinformation festgelegt, die in das Lenksignal einbezogen ist. Die Verstärkungseinstelleinrichtung 120 kann Berechnungsvorgänge für den vorstehenden Ausdruck zum Bestimmen der zweiten Hilfsverstärkung (d.h., des Werts des Parameters „K_a2“) durchführen.
Der Konstrukteur, der die Steuervorrichtung 100A gestaltet, kann den Wert des Parameters „T_h2“ in der Verstärkungseinstelleinrichtung 120 (vgl. die 1) als festgelegten Wert speichern. Alternativ kann der Konstrukteur den Wert des Parameters „T_h2“ dem Wert des Parameters „T_h1“ zuordnen. In diesem Fall kann die Verstärkungseinstelleinrichtung 120 Informationen bezüglich einer Korrelation zwischen den Parametern „T_h1“, „T_h2“ als Umsetzungstabelle speichern. Ansonsten kann die Verstärkungseinstelleinrichtung 120 den Parameter „T_h2“ als Funktion des Parameters „T_h1“ speichern.
Bezüglich des vorstehend genannten Ausdrucks kann, wenn der Parameter _„ΔT_h“ als negativer Wert festgelegt ist, die Steuervorrichtung 100A den Motor 300 so steuern, dass die Hysterese erhöht wird, wenn der Lenkwinkel des Lenkrads STW bei „X°“ gehalten wird (vgl. die 2). Andererseits kann, wenn der Parameter _„ΔT_h“ als positiver Wert festgelegt ist, die Steuervorrichtung 100A den Motor 300 so steuern, dass die Hysterese vermindert wird, wenn der Lenkwinkel des Lenkrads STW bei „X°“ gehalten wird.
(Dritte Ausführungsform)
Ein Konstrukteur kann verschiedene Steuervorrichtungen auf der Basis der Gestaltungsprinzipien gestalten, die im Zusammenhang mit den vorstehend genannten Ausführungsformen beschrieben worden sind. Eine beispielhafte Steuervorrichtung ist in der dritten Ausführungsform beschrieben.
Die 4 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Steuervorrichtung 100B gemäß der dritten Ausführungsform. Die Steuervorrichtung 100B wird unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 beschrieben. Die Beschreibung der vorstehend genannten Ausführungsformen ist auf Elemente anwendbar, die durch die gleichen Bezugszeichen wie in den vorstehenden Ausführungsformen bezeichnet sind.
Wie in der zweiten Ausführungsform umfasst die Steuervorrichtung 100B den Drehmomentsensor 200 und den Motor 300. Die Beschreibung der zweiten Ausführungsform wird auf diese Elemente angewandt.
Die Steuervorrichtung 100B umfasst ferner eine Steuereinrichtung 101B. Wie in der ersten Ausführungsform umfasst die Steuereinrichtung 101B den Verstärkungsbestimmungsabschnitt 110. Die Beschreibung der ersten Ausführungsform wird auf den Verstärkungsbestimmungsabschnitt 110 angewandt.
Die Steuereinrichtung 101B umfasst ferner eine Verstärkungseinstelleinrichtung 120B, eine Drehmomentberechnungseinrichtung 130 und einen Stromzuführungsabschnitt 140. Das erste Verstärkungssignal wird von dem Verstärkungsbestimmungsabschnitt 110 zu der Verstärkungseinstelleinrichtung 120B ausgegeben. Die Verstärkungseinstelleinrichtung 120B ermöglicht ein Durchlassen des ersten Verstärkungssignals, während das Lenkrad STW (vgl. die 3) ausgehend von der Referenzposition (d.h., bei dem Lenkwinkel von „0°“: vgl. die 2) zu dem Lenkwinkel von „X°“ (vgl. die 2) gedreht wird. In diesem Fall kann die Drehmomentberechnungseinrichtung 130 das erste Verstärkungssignal mittels der Verstärkungseinstelleinrichtung 120B erhalten. Während das Lenkrad STW (vgl. die 3) von dem Lenkwinkel von „X°“ zu der Referenzposition zurückgeführt wird, nutzt die Verstärkungseinstelleinrichtung 120B die Berechnungstechnologien, die im Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform beschrieben worden sind, zur Bestimmung der zweiten Hilfsverstärkung und zum Erzeugen des zweiten Verstärkungssignals, das die bestimmte zweite Hilfsverstärkung angibt. In diesem Fall kann die Drehmomentberechnungseinrichtung 130 das zweite Verstärkungssignal von der Verstärkungseinstelleinrichtung 120B empfangen.
Das Steuersignal wird von dem Drehmomentsensor 200 zu der Drehmomentberechnungseinrichtung 130 ausgegeben. Die Drehmomentberechnungseinrichtung 130 nutzt die ausgegebene Verstärkung (d.h., die erste oder zweite Hilfsverstärkung), die von der Verstärkungseinstelleinrichtung 120B ausgegeben wird, und die Drehmomentinformation, die in das Steuersignal einbezogen ist, zum Berechnen des Hilfsdrehmoments. Beispielsweise kann die Drehmomentberechnungseinrichtung 130 die ausgegebene Verstärkung mit dem Lenkdrehmoment, das durch das Steuersignal angegeben wird, zum Bestimmen des Hilfsdrehmoments multiplizieren. Verschiedene bekannte Berechnungstechnologien zum Bestimmen des Hilfsdrehmoments sind auf die Vorgänge der Drehmomentberechnungseinrichtung 130 anwendbar. Daher sind die Prinzipien der vorliegenden Ausführungsform nicht auf ein bestimmtes Berechnungsverfahren anwendbar, das durch die Drehmomentberechnungseinrichtung 130 ausgeführt wird.
Die Drehmomentberechnungseinrichtung 130 kann eine CPU oder eine andere Rechenschaltung sein, die zum Ausführen eines Programms ausgebildet ist, das zum Berechnen des Hilfsdrehmoments aus der ausgegebenen Verstärkung und dem Lenkdrehmoment gestaltet ist. Die Prinzipien der vorliegenden Ausführungsform sind nicht auf ein bestimmtes Rechenelement beschränkt, das als die Drehmomentberechnungseinrichtung 130 verwendet wird.
Die Drehmomentberechnungseinrichtung 130 erzeugt die Hilfsdrehmomentinformation, die das bestimmte Hilfsdrehmoment angibt. Die Hilfsdrehmomentinformation wird aus der Drehmomentberechnungseinrichtung 130 an den Stromzuführungsabschnitt 140 ausgegeben.
Der Stromzuführungsabschnitt 140 bestimmt die Größe eines Stroms auf der Basis der Hilfsdrehmomentinformation, wobei der Strom dem Motor 300 zugeführt wird. Der Umwandlungsvorgang von dem Hilfsdrehmoment in den Stromwert hängt von den Eingabe/Ausgabe-Eigenschaften des Motors 300 ab. Daher sind die Prinzipien der vorliegenden Ausführungsform nicht auf ein bestimmtes Berechnungsverfahren zum Berechnen des Stromwerts aus dem Hilfsdrehmoment beschränkt.
Der Stromzuführungsabschnitt 140 führt den Strom, der den bestimmten Wert aufweist, dem Motor 300 zu. Der Motor 300 gibt das Hilfsdrehmoment als Reaktion auf den zugeführten Strom aus. Das Hilfsdrehmoment wird in das Vorgelege SRD (vgl. die 3) eingebracht. Das Vorgelege SRD verstärkt das Hilfsdrehmoment mit einem vorgegebenen Untersetzungsverhältnis zum Drehen der Säulenwelle CSF. Der Stromzuführungsabschnitt 140 kann eine Stromerzeugungsschaltung sein, die zum Erzeugen eines Stroms gestaltet ist. Die Stromerzeugungsschaltung kann eine CPU, die zum Ausführen eines Programms ausgebildet ist, das für den Umwandlungsvorgang von dem Hilfsdrehmoment in den Stromwert gestaltet ist, und eine Stromversorgung umfassen, die zum Ausgeben von elektrischem Strom gestaltet ist.
Die Verstärkungseinstelleinrichtung 120B umfasst einen Bestimmungsabschnitt 121, einen Generator 122 und einen Verstärkungsausgabeabschnitt 123. Das Lenksignal wird aus dem Drehmomentsensor 200 zu dem Bestimmungsabschnitt 121 ausgegeben. Das erste Verstärkungssignal wird aus dem Verstärkungsbestimmungsabschnitt 110 zu dem Bestimmungsabschnitt 121 ausgegeben.
Der Bestimmungsabschnitt 121 bestimmt, ob die Drehrichtung der Säulenwelle CSF mit der Richtung des Lenkdrehmoments zusammenfällt, das durch den Fahrer auf die Säulenwelle CSF (vgl. die 3) ausgeübt wird. Im Hinblick auf die vorliegende Ausführungsform ist die Lenkwelle beispielhaft durch die Säulenwelle CSF dargestellt.
Beispielsweise wenn der Fahrer das Lenkrad STW im Uhrzeigersinn dreht, kann die Drehrichtungsinformation, die in das Lenksignal einbezogen ist, einen „positiven“ Wert angeben. Andererseits kann dann, wenn der Fahrer das Lenkrad STW im Gegenuhrzeigersinn dreht, die Drehrichtungsinformation, die in das Lenksignal einbezogen ist, einen „negativen“ Wert angeben. Wenn das Lenkdrehmoment auf die Säulenwelle CSF in der Richtung des Uhrzeigersinns wirkt, kann die Drehmomentinformation, die in das Lenksignal einbezogen ist, einen „positiven“ Wert angeben. Wenn andererseits das Lenkdrehmoment auf die Säulenwelle CSF in der Richtung des Gegenuhrzeigersinns wirkt, kann die Drehmomentinformation, die in das Lenksignal einbezogen ist, einen „negativen“ Wert angeben.
Bei den vorstehend genannten Ausgabeeigenschaften für das Lenksignal, wenn die Vorzeichen der Werte, die durch die Drehrichtungsinformation und die Drehmomentinformation angegeben werden, übereinstimmen, kann der Bestimmungsabschnitt 121 bestimmen, dass die Drehrichtung der Säulenwelle CSF mit der Richtung des Lenkdrehmoments übereinstimmt. Wenn die Vorzeichen der Werte, die durch die Drehrichtungsinformation und die Drehmomentinformation angegeben werden, voneinander verschieden sind, kann der Bestimmungsabschnitt 121 bestimmen, dass die Drehrichtung der Säulenwelle CSF von der Richtung des Lenkdrehmoments verschieden ist.
Der Bestimmungsabschnitt 121, der bestimmt, dass die Drehrichtung der Säulenwelle CSF mit der Richtung des Lenkdrehmoments übereinstimmt, gibt das erste Verstärkungssignal an den Verstärkungsausgabeabschnitt 123 aus. Das erste Verstärkungssignal wird von dem Verstärkungsausgabeabschnitt 123 an die Drehmomentberechnungseinrichtung 130 als Signal ausgegeben, das die ausgegebene Verstärkung angibt. In diesem Fall nutzt die Drehmomentberechnungseinrichtung 130 die erste Hilfsverstärkung, die durch das erste Verstärkungssignal angegeben ist, zum Berechnen des Hilfsdrehmoments.
Der Bestimmungsabschnitt 121, der bestimmt, dass die Drehrichtung der Säulenwelle CSF von der Richtung des Lenkdrehmoments verschieden ist, gibt das erste Verstärkungssignal und das Lenksignal an den Generator 122 aus. Der Generator 122 nutzt das erste Verstärkungssignal und das Lenksignal zum Berechnen der zweiten Hilfsverstärkung auf der Basis der Berechnungstechnologien, die im Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform beschrieben worden sind. Der Generator 122 erzeugt dann das zweite Verstärkungssignal, das die zweite Hilfsverstärkung angibt. Das zweite Verstärkungssignal wird aus dem Generator 122 über den Verstärkungsausgabeabschnitt 123 zu der Drehmomentberechnungseinrichtung 130 ausgegeben. In diesem Fall nutzt die Drehmomentberechnungseinrichtung 130 die zweite Hilfsverstärkung, die durch das zweite Verstärkungssignal angegeben wird, zum Berechnen des Hilfsdrehmoments.
Die 5 ist ein schematisches Flussdiagramm, das Vorgänge zeigt, die durch die Verstärkungseinstelleinrichtung 120B ausgeführt werden. Die Vorgänge, die durch die Verstärkungseinstelleinrichtung 120B ausgeführt werden, werden unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben.
(Schritt S110)
Der Bestimmungsabschnitt 121 wartet auf den Empfang des ersten Verstärkungssignals und des Lenksignals. Wenn der Bestimmungsabschnitt 121 sowohl das erste Verstärkungssignal als auch das Lenksignal empfängt, wird der Schritt S120 ausgeführt. Ansonsten wird der Schritt S110 wiederholt.
(Schritt S120)
Der Bestimmungsabschnitt 121 bestimmt, ob die Vorzeichen der Werte, die durch die Drehrichtungsinformation und die Drehmomentinformation angegeben werden, übereinstimmen. Wenn die Vorzeichen der Werte, die durch die Drehrichtungsinformation und die Drehmomentinformation angegeben werden, übereinstimmen, wird der Schritt S130 ausgeführt. Ansonsten wird der Schritt S140 ausgeführt.
(Schritt S130)
Der Verstärkungsausgabeabschnitt 123 gibt das erste Verstärkungssignal als Signal aus, das die ausgegebene Verstärkung angibt.
(Schritt S140)
Der Generator 122 berechnet die zweite Hilfsverstärkung auf der Basis der Berechnungstechnologien, die im Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform beschrieben worden sind. Der Generator 122 erzeugt dann das zweite Verstärkungssignal, das die berechnete zweite Hilfsverstärkung angibt. Nach der Erzeugung des zweiten Verstärkungssignals wird der Schritt S150 ausgeführt.
(Schritt S150)
Der Verstärkungsausgabeabschnitt 123 erzeugt das zweite Verstärkungssignal als Signal, das die ausgegebene Verstärkung angibt.
(Vierte Ausführungsform)
Die Steuervorrichtung kann eine Verstärkung so verändern, dass sie für eine Fahrzeuggeschwindigkeit geeignet ist. Eine Steuervorrichtung, die so ausgebildet ist, dass sie eine Verstärkung erzeugt, die für eine Fahrzeuggeschwindigkeit geeignet ist, ist in der vierten Ausführungsform beschrieben.
Die 6 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Steuervorrichtung 100C gemäß der vierten Ausführungsform. Die Steuervorrichtung 100C wird unter Bezugnahme auf die 6 beschrieben. Die Beschreibung der dritten Ausführungsform ist auf Elemente anwendbar, die durch die gleichen Bezugszeichen wie in der dritten Ausführungsform bezeichnet sind.
Wie in der dritten Ausführungsform umfasst die Steuervorrichtung 100C den Drehmomentsensor 200 und den Motor 300. Die Beschreibung der dritten Ausführungsform wird auf diese Elemente angewandt.
Die Steuervorrichtung 100C umfasst ferner eine Steuereinrichtung 101C und einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 400. Wie in der dritten Ausführungsform umfasst die Steuereinrichtung 101C die Verstärkungseinstelleinrichtung 120B, die Drehmomentberechnungseinrichtung 130 und den Stromzuführungsabschnitt 140. Die Beschreibung der dritten Ausführungsform wird auf diese Elemente angewandt.
Die Steuereinrichtung 101C umfasst ferner einen Verstärkungsbestimmungsabschnitt 110C. Der Verstärkungsbestimmungsabschnitt 110C umfasst ein Lesegerät 111 und einen Speicherabschnitt 112. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 400 bestimmt die Geschwindigkeit des Fahrzeugs aus einem Fahrzeuggeschwindigkeitsimpuls. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 400 erzeugt ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, das die bestimmte Geschwindigkeit des Fahrzeugs angibt. Das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal wird von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 400 zu dem Lesegerät 111 ausgegeben.
Der Speicherabschnitt 112 speichert Informationen über die erste Hilfsverstärkung im Zusammenhang mit der Fahrzeuggeschwindigkeit. Das Lesegerät 111 liest die Fahrzeuggeschwindigkeit aus dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal aus. Die erste Hilfsverstärkung im Zusammenhang mit der ausgelesenen Fahrzeuggeschwindigkeit wird durch das Lesegerät 111 aus dem Speicherabschnitt 112 ausgelesen. Das Lesegerät 111 erzeugt das erste Verstärkungssignal, das die ausgelesene erste Hilfsverstärkung angibt. Das erste Verstärkungssignal wird aus dem Lesegerät 111 zu dem Bestimmungsabschnitt 121 ausgegeben. Der Speicherabschnitt 112 kann ein allgemeines Speicherelement sein. Das Lesegerät 111 kann eine CPU oder ein anderes Rechenelement sein, das zum Ausführen eines Programms ausgebildet ist, das für einen Lesevorgang von Daten aus einem Speicherelement und einen Signalerzeugungsvorgang zum Erzeugen eines Signals aus den ausgelesenen Daten gestaltet ist.
Die 7 ist ein Graph, der schematisch beispielhafte Daten zeigt, die in dem Speicherabschnitt 112 gespeichert sind. Die in dem Speicherabschnitt 112 gespeicherten Daten werden unter Bezugnahme auf die 3 und 5 bis 7 beschrieben.
Die horizontale Achse des Graphen von 7 stellt das Lenkdrehmoment dar, das durch das Lenksignal angewiesen worden ist, das von dem Drehmomentsensor 200 ausgegeben wird. Die vertikale Achse des Graphen von 7 stellt die erste Hilfsverstärkung dar. Der Graph von 7 zeigt vier Geraden entsprechend Fahrzeuggeschwindigkeiten von „10 km/h“, „30 km/h“, „80 km/h“ und „150 km/h“. Jede der vier Geraden stellt eine Beziehung zwischen dem Lenkdrehmoment und der ersten Hilfsverstärkung dar.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit „80 km/h“ beträgt, erzeugt der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 400 das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit von „80 km/h“ angibt. Das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal wird von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 400 an das Lesegerät 111 ausgegeben.
Der Drehmomentsensor 200 erfasst das Lenkdrehmoment, das auf die Säulenwelle CSF wirkt. Wenn das Lenkdrehmoment „8 Nm“ beträgt, erzeugt der Drehmomentsensor 200 das Lenksignal, welches das Lenkdrehmoment von „8 Nm“ angibt. Das Lenksignal wird von dem Drehmomentsensor 200 an das Lesegerät 111 ausgegeben.
Das Lesegerät 111 liest die erste Hilfsverstärkung im Zusammenhang mit der Fahrzeuggeschwindigkeit von „80 km/h“ und dem Lenkdrehmoment von „8 Nm“ aus dem Speicherabschnitt 112 aus. Unter Bezugnahme auf die 7 beträgt die erste Hilfsverstärkung im Zusammenhang mit der Fahrzeuggeschwindigkeit von „80 km/h“ und dem Lenkdrehmoment von „8 Nm“ „5“. Das Lesegerät 111 erzeugt das erste Verstärkungssignal, das die erste Hilfsverstärkung mit einem Wert von „5“ angibt. Das erste Verstärkungssignal wird zu dem Bestimmungsabschnitt 121 ausgegeben.
Die Verstärkungseinstelleinrichtung 120B verarbeitet das erste Verstärkungssignal auf der Basis der Signalverarbeitungsprinzipien, die im Zusammenhang mit der dritten Ausführungsform beschrieben worden sind. Im Schritt S120, der unter Bezugnahme auf die 5 beschrieben worden ist, wird dann, wenn der Bestimmungsabschnitt 121 bestimmt, dass die Richtung des Lenkdrehmoments mit der Drehrichtung des Lenkrads STW (vgl. die 3) übereinstimmt, das erste Verstärkungssignal aus dem Bestimmungsabschnitt 121 mittels des Verstärkungsausgabeabschnitts 123 zu der Drehmomentberechnungseinrichtung 130 ausgegeben. Im Schritt S120 wird dann, wenn der Bestimmungsabschnitt 121 bestimmt, dass die Richtung des Lenkdrehmoments von der Drehrichtung des Lenkrads STW (vgl. die 3) verschieden ist, das erste Verstärkungssignal zu dem Generator 122 ausgegeben.
Der Generator 122 führt die Berechnungsvorgänge, die im Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform beschrieben worden sind, zur Bestimmung der zweiten Hilfsverstärkung aus. Wenn ein Konstrukteur in einem Berechnungsprogramm, das durch den Generator 122 ausgeführt wird, dem Parameter _„ΔT_h“ (vgl. die zweite Ausführungsform) den Wert „-2“ zuordnet, kann der Generator 122 die zweite Hilfsverstärkung mit einem Wert von „7“ berechnen. Der Generator 122 erzeugt das zweite Verstärkungssignal, das die bestimmte zweite Hilfsverstärkung angibt. Das zweite Verstärkungssignal wird aus dem Generator 122 mittels des Verstärkungsausgabeabschnitts 123 zu der Drehmomentberechnungseinrichtung 130 ausgegeben.
(Fünfte Ausführungsform)
Die Steuerprinzipien, die im Zusammenhang mit den vorstehend genannten Ausführungsformen beschrieben worden sind, sind auf die Steuerung verschiedener Lenkmechanismen anwendbar. Eine beispielhafte Steuervorrichtung, die einen Motor umfasst, der mit einem Ritzel eines Lenkmechanismus verbunden ist, ist in der fünften Ausführungsform beschrieben.
Die 8 ist eine schematische Ansicht einer Steuervorrichtung 100D gemäß der fünften Ausführungsform. Die Steuervorrichtung 100D wird unter Bezugnahme auf die 3 und 8 beschrieben. Die Beschreibung der vorstehenden Ausführungsformen ist auf Elemente anwendbar, die mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorstehenden Ausführungsformen bezeichnet sind.
Wie in der vierten Ausführungsform umfasst die Steuervorrichtung 100D die Steuereinrichtung 101C, den Drehmomentsensor 200 und den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 400. Die Beschreibung der vierten Ausführungsform wird auf diese Elemente angewandt.
Wie die 3 zeigt die 8 die zwei Vorderräder FWL, den vorderen Teilrahmen FSF und die zwei Aufhängungsvorrichtungen HDV. Die Beschreibung der zweiten Ausführungsform wird auf diese Elemente angewandt.
Die 8 zeigt ferner einen Lenkmechanismus STN. Wie der Lenkmechanismus STM, der unter Bezugnahme auf die 3 beschrieben worden ist, umfasst der Lenkmechanismus STN das Lenkrad STW, die Säulenwelle CSF, die Zwischenwelle ISF, den Zahnstangenmechanismus PRM und die zwei Spurstangen TRD. Anders als der Lenkmechanismus STM umfasst der Lenkmechanismus STN nicht das Vorgelege SRD (vgl. die 3).
Die Steuervorrichtung 100D umfasst einen Motor 300D. Der Motor 300D ist mit der Zahnstange RCK verbunden. Ein Konstrukteur, der die Steuereinrichtung 101C gestaltet, kann den Parameter _„ΔT_h“ (vgl. die zweite Ausführungsform) so festlegen, dass er für die mechanischen Hystereseeigenschaften des Lenkmechanismus STN geeignet ist. Wenn ausgeprägte mechanische Hystereseeigenschaften des Lenkmechanismus STN vorliegen, kann der Konstrukteur den Parameter „ΔT_h“ auf einen positiven Wert einstellen. In diesem Fall kann die Steuereinrichtung 100D die Hysterese vermindern.
Die Prinzipien in den vorstehend genannten verschiedenen Ausführungsformen können so kombiniert werden, dass sie für Anforderungen für ein Fahrzeug geeignet sind. Ein Teil verschiedener Merkmale, die im Zusammenhang mit einer der vorstehend genannten verschiedenen Ausführungsformen beschrieben worden sind, kann auf eine Steuervorrichtung angewandt werden, die im Zusammenhang mit einer anderen Ausführungsform beschrieben ist.
Die Steuervorrichtungen für eine elektrische Servolenkung, die im Zusammenhang mit verschiedenen der vorstehend genannten Ausführungsformen beschrieben worden sind, umfassen vorwiegend die folgenden Merkmale.
Eine Steuervorrichtung für eine elektrische Servolenkung gemäß eines Aspekts der vorstehend genannten Ausführungsformen umfasst: einen Verstärkungsbestimmungsabschnitt, der zum Bestimmen einer ersten Hilfsverstärkung entsprechend eines Lenkdrehmoments ausgebildet ist, das auf eine Lenkwelle ausgeübt wird, wenn ein Fahrer ein Lenkrad dreht; und eine Verstärkungseinstelleinrichtung, welche die erste Hilfsverstärkung als Reaktion auf eine Veränderung einer Drehrichtung des Lenkrads zum Erzeugen einer zweiten Hilfsverstärkung einstellt. Die Verstärkungseinstelleinrichtung erzeugt die zweite Hilfsverstärkung derart, dass eine Hysterese, die als Differenz zwischen einem ersten Drehmoment, das für den Fahrer zum Drehen des Lenkrads zu einer vorgegebenen Drehposition erforderlich ist, und einem zweiten Drehmoment, das für den Fahrer zum Halten des Lenkrads an der Drehposition erforderlich ist, festgelegt ist, eingestellt wird.
Gemäß des vorstehend genannten Aufbaus wird, da die Verstärkungseinstelleinrichtung die Differenz zwischen dem ersten Drehmoment, das für den Fahrer zum Drehen des Lenkrads zu einer vorgegebenen Drehposition erforderlich ist, und dem zweiten Drehmoment, das für den Fahrer zum Halten des Lenkrads an der Drehposition erforderlich ist, einstellt, eine Hysterese in einer geeigneten Weise eingestellt. Ein Konstrukteur, der die Steuervorrichtung gestaltet, kann die Einstellungen der Verstärkungseinstelleinrichtung so verändern, dass in einer einfachen Weise Hystereseeigenschaften bereitgestellt werden, die für eine elektrische Servolenkung geeignet sind.
Bezüglich des vorstehend genannten Aufbaus kann die Verstärkungseinstelleinrichtung die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Drehmoment erhöhen.
Bezüglich des vorstehend genannten Aufbaus liegt keine übermäßig abrupte Veränderung der Drehposition des Lenkrads vor, da die Verstärkungseinstelleinrichtung die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Drehmoment erhöht.
Bezüglich des vorstehend genannten Aufbaus kann die zweite Hilfsverstärkung durch den folgenden Ausdruck dargestellt werden.
$Zweite Hilfsverstärkung = \frac{Erste Hilfsverstärkung - \frac{Einstellausmaß der Hysterese}{Erstes Drehmoment}}{Erste Hilfsverstärkung + \frac{Einstellausmaß der Hysterese}{Erstes Drehmoment}}$
Gemäß des vorstehend genannten Aufbaus kann ein Konstrukteur, der die Steuervorrichtung gestaltet, ein Einstellausmaß der Hysterese derart festlegen, dass die Hystereseeigenschaften einfach verändert werden.
Bezüglich des vorstehend genannten Aufbaus kann die Steuervorrichtung ferner einen Signalgenerator umfassen, der zum Erzeugen eines Lenksignals ausgebildet ist, welches das Lenkdrehmoment und die Drehrichtung des Lenkrads angibt. Die Verstärkungseinstelleinrichtung kann umfassen: einen Bestimmungsabschnitt, der zum Bestimmen ausgebildet ist, ob eine Richtung des Lenkdrehmoments mit der Drehrichtung des Lenkrads übereinstimmt; und einen Generator, der zum Erzeugen der zweiten Hilfsverstärkung ausgebildet ist, wenn der Bestimmungsabschnitt bestimmt, dass die Richtung des Lenkdrehmoments von der Drehrichtung des Lenkrads verschieden ist.
Gemäß des vorstehend genannten Aufbaus kann, da der Generator die zweite Hilfsverstärkung erzeugt, wenn der Bestimmungsabschnitt bestimmt, dass die Richtung des Lenkdrehmoments von der Drehrichtung des Lenkrads verschieden ist, der Verstärkungsbestimmungsabschnitt den gleichen Berechnungsvorgang durchführen, wenn das Lenkrad von einer vorbestimmten Drehposition zurückgeführt wird, wie wenn das Lenkrad zu der vorgegebenen Drehposition gedreht wird. Folglich nimmt der Berechnungsaufwand der Steuervorrichtung nicht übermäßig zu.
Bezüglich des vorstehend genannten Aufbaus kann die Steuervorrichtung ferner umfassen: einen Motor, der so ausgebildet ist, dass er ein Hilfsdrehmoment zur Lenkunterstützung ausgibt; und eine Drehmomentberechnungseinrichtung, die zum Berechnen des Hilfsdrehmoments gemäß dem Lenkdrehmoment ausgebildet ist. Die Verstärkungseinstelleinrichtung kann einen Verstärkungsausgabeabschnitt umfassen, der zum selektiven Ausgeben der ersten oder der zweiten Hilfsverstärkung an die Drehmomentberechnungseinrichtung als ausgegebene Verstärkung ausgebildet ist. Wenn der Generator die zweite Hilfsverstärkung erzeugt, kann die Drehmomentberechnungseinrichtung das Hilfsdrehmoment aus dem Lenkdrehmoment und der zweiten Hilfsverstärkung berechnen, die von dem Verstärkungsausgabeabschnitt als ausgegebene Verstärkung ausgegeben wird. Wenn der Bestimmungsabschnitt bestimmt, dass die Richtung des Lenkdrehmoments mit der Drehrichtung des Lenkrads übereinstimmt, kann die Drehmomentberechnungseinrichtung das Hilfsdrehmoment aus dem Lenkdrehmoment und der ersten Hilfsverstärkung berechnen, die von dem Verstärkungsausgabeabschnitt als ausgegebene Verstärkung ausgegeben wird.
Gemäß des vorstehend genannten Aufbaus kann, da die Drehmomentberechnungseinrichtung das Hilfsdrehmoment aus dem Lenkdrehmoment und der ersten Hilfsverstärkung berechnet, die von dem Verstärkungsausgabeabschnitt als ausgegebene Verstärkung ausgegeben wird, wenn der Bestimmungsabschnitt bestimmt, dass die Richtung des Lenkdrehmoments mit der Drehrichtung des Lenkrads übereinstimmt, der Motor ein Hilfsdrehmoment ausgeben, das für einen Vorgang des Drehens des Lenkrads zu einer vorgegebenen Drehposition geeignet ist. Da die Drehmomentberechnungseinrichtung das Hilfsdrehmoment aus dem Lenkdrehmoment und der zweiten Hilfsverstärkung berechnet, die von dem Verstärkungsausgabeabschnitt als ausgegebene Verstärkung ausgegeben wird, wenn der Generator die zweite Hilfsverstärkung erzeugt, kann der Motor ein Hilfsdrehmoment ausgeben, das für einen Vorgang des Rückführens des Lenkrads von der vorgegebenen Drehposition geeignet ist.
Bezüglich des vorstehend genannten Aufbaus kann die Steuervorrichtung ferner einen Stromversorgungsabschnitt umfassen, der zum Zuführen eines Stroms entsprechend dem Hilfsdrehmoment zu dem Motor ausgebildet ist.
Gemäß des vorstehend genannten Aufbaus kann, da der Stromversorgungsabschnitt einen Strom entsprechend dem Hilfsdrehmoment zu dem Motor zuführt, der Motor Hilfsdrehmomente ausgeben, die für einen Vorgang des Drehens des Lenkrads zu einer vorgegebenen Drehposition bzw. einen Vorgang des Rückführens des Lenkrads von der vorgegebenen Drehposition geeignet sind.
Die Prinzipien in den Ausführungsformen werden in einer geeigneten Weise zum Gestalten verschiedener Fahrzeuge verwendet.

Claims

Steuervorrichtung (100; 100A; 100B; 100C; 100D) für eine elektrische Servolenkung, umfassend: einen Verstärkungsbestimmungsabschnitt (110; 110C), der zum Bestimmen einer ersten Hilfsverstärkung entsprechend eines Lenkdrehmoments ausgebildet ist, das auf eine Lenkwelle (CSF) ausgeübt wird, wenn ein Fahrer ein Lenkrad (STW) dreht; und eine Verstärkungseinstelleinrichtung (120; 120B), welche die erste Hilfsverstärkung zum Erzeugen einer zweiten Hilfsverstärkung einstellt, wobei die Verstärkungseinstelleinrichtung (120; 120B) die zweite Hilfsverstärkung derart erzeugt, dass eine Hysterese eingestellt wird, die als Differenz zwischen einem ersten Drehmoment, das für den Fahrer zum Drehen des Lenkrads (STW) zu einer vorgegebenen Drehposition erforderlich ist, und einem zweiten Drehmoment, das für den Fahrer zum Halten des Lenkrads (STW) an der Drehposition erforderlich ist, definiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hilfsverstärkung als Reaktion auf eine Veränderung einer Drehrichtung des Lenkrads (STW) eingestellt wird.
Steuervorrichtung (100; 100A; 100B; 100C; 100D) nach Anspruch 1, bei der die Verstärkungseinstelleinrichtung (120; 120B) die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Drehmoment erhöht.
Steuervorrichtung (100; 100A; 100B; 100C; 100D) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die zweite Hilfsverstärkung durch den nachstehend gezeigten Ausdruck dargestellt ist: $Zweite Hilfsverstärkung = \frac{Erste Hilfsverstärkung - \frac{Einstellausmaß der Hysterese}{Erstes Drehmoment}}{Erste Hilfsverstärkung + \frac{Einstellausmaß der Hysterese}{Erstes Drehmoment}}$
Steuervorrichtung (100; 100A; 100B; 100C; 100D) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner einen Signalgenerator (200) umfasst, der zum Erzeugen eines Lenksignals ausgebildet ist, welches das Lenkdrehmoment und die Drehrichtung des Lenkrads (STW) angibt, wobei die Verstärkungseinstelleinrichtung (120; 120B) umfasst: einen Bestimmungsabschnitt (121), der zum Bestimmen ausgebildet ist, ob eine Richtung des Lenkdrehmoments mit der Drehrichtung des Lenkrads (STW) übereinstimmt; und einen Generator (122), der zum Erzeugen der zweiten Hilfsverstärkung ausgebildet ist, wenn der Bestimmungsabschnitt (121) bestimmt, dass die Richtung des Lenkdrehmoments von der Drehrichtung des Lenkrads (STW) verschieden ist.
Steuervorrichtung (100; 100A; 100B; 100C; 100D) nach Anspruch 4, ferner umfassend: einen Motor (300; 300D), der so ausgebildet ist, dass er ein Hilfsdrehmoment zur Lenkunterstützung ausgibt; und eine Drehmomentberechnungseinrichtung (130), die zum Berechnen des Hilfsdrehmoments gemäß dem Lenkdrehmoment ausgebildet ist, wobei die Verstärkungseinstelleinrichtung (120; 120B) einen Verstärkungsausgabeabschnitt (123) umfasst, der zum selektiven Ausgeben der ersten oder der zweiten Hilfsverstärkung an die Drehmomentberechnungseinrichtung (130) als ausgegebene Verstärkung ausgebildet ist, wobei die Drehmomentberechnungseinrichtung (130) das Hilfsdrehmoment aus dem Lenkdrehmoment und der zweiten Hilfsverstärkung berechnet, die von dem Verstärkungsausgabeabschnitt (123) als ausgegebene Verstärkung ausgegeben wird, wenn der Generator (122) die zweite Hilfsverstärkung erzeugt, und wobei die Drehmomentberechnungseinrichtung (130) das Hilfsdrehmoment aus dem Lenkdrehmoment und der ersten Hilfsverstärkung berechnet, die von dem Verstärkungsausgabeabschnitt (123) als ausgegebene Verstärkung ausgegeben wird, wenn der Bestimmungsabschnitt (121) bestimmt, dass die Richtung des Lenkdrehmoments mit der Drehrichtung des Lenkrads (STW) übereinstimmt.
Steuervorrichtung (100; 100A; 100B; 100C; 100D) nach Anspruch 5, die ferner einen Stromversorgungsabschnitt (140) umfasst, der zum Zuführen eines Stroms entsprechend dem Hilfsdrehmoment zu dem Motor (300; 300D) ausgebildet ist.